图1~9C示出了本发明的第一实施例。图1~4示出了在本发明第一实施例的第一实例中的板片粘接系统。图9A~9C示出了在第一实施例的第二实例中的板片粘接系统。
如图1~4所示,把下光学基盘A放在基础件(或电极件)1上,而且上光学基盘B由一支撑件(或电极件)2来支撑。下光学基盘A有一形成在其朝上的粘接面上的连续的环状粘合剂层a,上光学基盘B有一形成其朝下的粘接面上的不连续的环状粘合剂层b。不连续层b具有有规则地间断。在这一示例中,不连续层b是一组均匀地分布在一假想圆上的分散的粘接点区域,该假想圆由图5A中围绕上盘B中心的假想线b′示出。连续层a是一围绕下盘A中心的圆环,如图5B所示。在这一示例中,环状粘合剂层a的圆的中心线的直径D等于圆b′的直径,该圆b′为位于其上的点区域的中心。
基础件1有一在其中心处向上伸出的中心轴1A,和一环状空间1B。中心轴1A带有多个用来接纳以后将提到的卡盘爪(或者卡爪)的槽口。基础件1紧紧地固定在移动轴3上,移动轴3和中心轴1A同轴地向下延伸。移动轴3同基础件1一起向上和向下移动,它们是由驱动机构(图1~4中未示出)来驱动的。
一环状电极4安装在基础件1的环状空间1B内。环状电极4的直径近似等于形成在下光学基盘A上的环状粘合剂层a的直径。环状电极4正好位于环状粘合剂层a的下面。电极4通过导线5接到直流电源6的正极,电源6的负极接地。
也可以选择将电源6的负端接到电极4上,而正端接地。将直流电源6的电压设在低于一预定电平的范围内,在粘合剂在下基盘A和上基盘B之间扩散的状态下,能够阻止电极4和支撑件2间的放电。
支撑上基盘B的支撑件2是一由导电材料例如铝合金制成的盘状件。支撑件2有一或者多个吸合部分以通过吸住上盘B的朝上的表面来支撑住上盘B。通过一移送杆(未示出)来传送支撑件2,以致于支撑件2可以水平地围绕垂直轴线摆动。支撑件2通过该移送杆接地。
卡盘装置7固定在支撑件2的中心孔中。在图1的状态中,卡盘装置7有一与基础件1的中心轴1A同轴的垂直轴线。卡盘装置7有三个爪7A,这些爪能够在一外部控制信号的控制下,沿径向方向快速张开和收起。卡盘装置7能够通过在下盘A的中心孔中张开爪7A来夹持下盘A,并在重叠状态下移送下和上盘,这将在以后描述。
这一粘接系统按如下操作:
在一预定的粘合剂供给位置处,不连续粘合剂层b形成在上盘B的朝下的表面上,此时上盘B由支撑件2支撑。连续粘合剂层a形成在下盘A的朝上的表面上,此时下盘A放置在重叠位置的基础件1上。然后,由支撑件2支撑的上盘B通过移送杆从粘合剂供给位置移到如图1所示的重叠位置,正好在下盘A的上面。在重叠位置处,粘合剂层a和b是同心的,以致于不连续粘合剂层b的点区域被安排在如图6A的平面图所示的环状层上面。
在图1所示的状态下,直流电源6的电压施加在环状电极4和支撑件2之间,于是便在下盘A和上盘B之间的间隙内产生一电场。之后,如图2所示,基础件1通过移动轴3向上移动,且把下盘A和上盘B之间的垂直距离减小到使粘合剂层a和b相互接触为止。在粘合剂层a和b的靠近和接触的过程中,电场随距离的减小而增强,而且,由于其电场吸引力的作用,使连续粘合剂层a的边缘和不连续粘合剂层b的点区域的顶点变成锥形。这样,粘合剂层a和b间的接触从不连续粘合剂层b的尖顶点和连续粘合剂层a的锥边处开始,因此,和传统的粘接方法相比,在接触开始处的初始接触区域能够明显地减小。图6B示出了在接触的最初阶段的粘合剂层a和b之间的接触点ab。
在环状层a的边缘和不连续粘合剂层b的顶点之间接触以后,单个的接触区域ab沿环状粘合剂层a迅速地圆周状扩展,如图6C所示,直到两粘合剂层a和b一起汇入环状粘合剂薄膜c,如图6D所示。环状粘合剂薄膜c在下基盘A和上基盘B的粘接表面之间迅速向外和/或向内扩展,此时上基盘A和下基盘B分别充上了正的和负的电荷。最好是,在层a和b间的接触开始以后,把移动轴3的上升速度控制到大约等于或低于粘合剂层a和b的高度随粘合剂层a和b的扩散而降低这样一下降速度。在这种情况下,粘合剂薄膜扩展到下盘A和上盘B的外圆周上,而不需要随后的旋压操作,这也可通过控制下盘A和上盘B上所供给的粘合剂的量来获得一具有预定厚度的粘合剂薄膜。
然后,在外部信号的控制下,卡盘装置7在下盘A和上盘B的中心孔中张开爪7A,因此夹住了下盘A和上盘B,如图4所示。在这种状态下,实际的液体粘合剂薄膜比描述的更快地扩展开,且通过盘A和B观察到其既不包含小孔隙也不包含大孔隙。此后,下盘A和上盘B在如图4所示的情况下由支撑件2支撑,并通过传输机构从如图4所示的重叠位置水平摆动到旋压或旋转涂敷位置。在旋压位置处,一旋压装置(或旋压器)通过离心力扩散液体粘合剂薄膜并将不需要的粘合剂旋出、以得到均匀的薄膜厚度。
在这个实例中,电场的作用是使连续粘合剂层a的边缘和不连续粘合剂层b的每一点的顶点变成锥形,及引起粘合剂层间的接触以便从锐化了和尖化了的末端处开始。因此,通过减小初始接触面积,这一粘接系统充分地遏制小孔隙的发生。在接触开始以后,每一接触区域沿环状粘合剂层a迅速地呈圆周状延伸,且粘合剂迅速地扩散到已经分别充有正电荷和负电荷的下盘A朝上的表面和上盘B朝下的表面上,而在粘合剂薄膜中没有空气。因此,通过旋压操作得到的均匀的粘合剂薄膜没有小孔隙和大孔隙。
在本例中,不连续粘合剂层b的直径定为等于连续粘合剂层a的直径。但是,也可以选择其中的一粘合剂层的直径稍大于另一粘合剂层的直径。而且,即使在将粘合剂仅供给下或上盘中的一时也可达到本发明同样的效果。
图7A、7B、8A和8B表示电极4的变化。在图1~4中所示的电极4是一连续环状。而在图7A和7B中的电极4代之以一组围绕中心轴1A向上环状排列的竖直杆。最好将每一杆正好放在形成在上盘B上的不连续粘合剂层b的独有点之一的下面,且在每一杆的顶端稍稍离开下板片A的朝下的表面之下而不会接触到基础件1上的下盘A的水平上。图8A和8B所示电极4为一组以同样的方式布置的朝上的竖直销,但是它的直径比图7A和7B例中的杆的直径小。
图9A、9B和9C表示一根据本发明第一实施例的第二实例中的板片粘接系统,这一粘接系统是用来粘接两个板片的,例如没有中心孔的平的玻璃板片。
在本例中的基础件1是由一金属材料例如不锈合金制成的,且有一与下(玻璃)板片A相似(在几何形状上)、尺寸比下板片A小的朝上的表面。基础件1有多个均匀地布置在朝上的表面中的吸合孔,和将吸合孔连接到吸合装置(未示出)的吸合通道1C。基础件1可通过吸力牢固地支持住下板A。基础件1接地并保持在一恒定的接近于零的电压(或电势)上。
本例中的支撑件2有一与上(玻璃)板片B相似(在几何形状上)、尺寸比上板片B小的朝下的表面。支撑件2有多个均匀地布置在朝下的表面中的吸合孔,和将吸合孔连接到吸合装置(未示出)的吸合通道2A。支撑件2可通过朝下的表面的吸合牢固地支持上板片B。支撑件2还有一在中央形成的空间2B,和一安装在该空间2B内的电极4。电极4连接到直流电源6的正极上,其负极接地。图9A~9C所示的电极4有一朝下的平的电极平面。取而代之的是,电极4也可以是垂直的杆。
在本例中,将一预定量的液体粘合剂供给到下板片A的中心。电极4正好位于形成在下板片A中心的粘合剂滴a的上面。在下板片A和上板片B之间靠近的过程中,本系统被设置成正好在粘合剂滴a和上板片B的朝下的表面接触以前向粘合剂滴a施加一较强的电场。
当下板片A和上板片B间的距离减小的时候,电场的强度增加并朝上板片B推液滴a以使粘合剂滴顶点变锐和变尖,如图9B所示。这样,接触从锥形粘合剂滴的变尖了的顶部开始而不会在粘合剂中卷进空气。之后,基础件1继续向上移动,如图9C所示,并且粘合剂在下板片A和上板片B间扩散。在粘合剂扩散的时候,分布在下板片A和上板片B上的相对表面上的极性相反的电荷被中和,这一中和有利于粘合剂无孔隙地扩散。
也可以选择仅为上板片B提供粘合剂,或为下板片A和上板片B两个板片都提供粘合剂。
在本发明中,要粘接的板片(或板片体)A和B可以是平的也可以是曲面的。例如,本发明可以具有同样效果地应用于粘接镜片。而且,产生直流电场的直流电源6可以由一被设置成产生交流电场的交流电源来代替。
图10~16表示本发明的第二实施例。第二实施例被设计为在要粘接盘的反射薄膜之间施加一有效电压,以形成一粘接光盘并在盘相互靠近时阻止盘间的放电。
如图10所示,在根据第二实施例的一实例中的盘粘接系统有一第一电极21和一第二电极22。该第一电极21是用作一保持下盘A的盘保持器和一电极的第一盘保持件(或基础件或电极件)的组件。下盘A放在第一电极21上。第二电极22是用作一保持上盘B的盘保持器和一电极的第二盘保持件(或支撑件或电极件)的组件。盘A和B中的每一个都有一记录区域和形成在该记录区上的反射薄膜A′或B′。第一和第二电极21和22支撑下盘A和上盘B处于使盘A和B的反射薄膜跨过它们中间的空间相互面对的状态。每一盘A或B都是圆的,并有一圆的中心孔X或Y。本例的盘A和B的外径基本上相等,且中心孔的直径基本上相等。本例中,每一盘的反射薄膜A′或B′都是环状的,并被界定在一直径大于中心孔X和Y的直径的内圆周和一直径小于盘的外径的外圆周之间。
图10仅示出了第一和第二电极21和22以代替整个的第一和第二盘保持件的表示。本例中的第一和第二电极21和22在形状和尺寸上相同。每一电极21或22都有一光滑的平面来与盘接触。每一电极21或22都有多个吸合孔以吸合盘,并有连接吸合孔和吸合机构的通道。
第一和第二电极21和22中的每个都是环状的,且有一直径等于或大于盘A和B的中心孔X或Y的直径的圆的中心孔。每个电极21或22的外径等于或小于盘A或B的反射薄膜A′或B′的外径。电极尺寸的范围有利于防止在两个电极21和22处在最接近的位置处时的第一和第二电极21和22间的放电。如果每个电极21或22的尺寸不在这一范围内,则放电的可能性会增加。而且,理想的是,不要把每个电极21或22的面积减得比相对应的反射薄膜A′或B′面积少太多。如果每个电极21和22的面积过份小于相应的反射薄膜A′或B′的面积,则反射薄膜A′和地之间的杂散电容将会如后面所述地增加,且与加在第一和第二电极21和22上的电压相比,该杂散电容将会明显地减小反射薄膜A′和B′之间的有效电压。最好是,使每个电极21或22具有一基本上等于相应的反射薄膜A′或B′内径的内径,和一基本上等于相应的反射薄膜A′或B′外径的外径,如图12所示。在这种情况下,第一电极21的朝上的平的电极平面基本上与下盘A的反射薄膜A′对应,而第二电极22的朝下的平的电极平面基本上与上盘B的反射薄膜B′对应。在图12的实例中,第一和第二电极21和22的环状电极表面和环状反射薄膜A′或B′基本上都彼此对应,并且平行和同轴。
图10所示实例的第一电极21通过开关23接到直流电源24上,第二电极22牢固地接地。当开关23关到连接触点23a的位置处时,通过开关23把电源24的直流输出电压V加到第一和第二电极21和22之间。第一电极21和通过下盘A上的绝缘层与第一电极21分开的反射薄膜A′形成一电容C1。下盘A和上盘B的反射薄膜A′和B′以它们之间变化的间隙形成一电容C2。第二电极22和通过上盘B的绝缘层与第二电极22分开的反射薄膜B′形成一电容C3。这三个电容C1、C2和C3相互串联,如图11所示。
实际上,还分别在电容C1~C3上形成一或多个对所加的整电压份额施加明显影响的杂散电容。图11所示的杂散电容SC形成在反射薄膜A′和地之间。该杂散电容SC连接到电容C1~C3上,以致于当与电容C2和C3串联连接的电容相比杂散电容SC增加时,跨接在电容C1上的电压份额增加,而且加在电容C2和C3上的电压份额减小。由于电容C3是恒定的,因此当杂散电容SC增加时,加在电容C2上的电压便降低。也就是说,当杂散电容SC增加时,加在反射薄膜A′和B′之间的电压就降低。当杂散电容SC减小时,加在反射薄膜A′和B′之间的电源电压V份额就增高。而且,当电容C1和C3增加时,跨过电容C2施加的电压增高。
基本上与反射薄膜A′对应的图12所示的示例中对应的第一电极21有利于减小杂散电容SC。该第一电极21的这一对应的结构可将杂散电容SC减小到一与电容C2和C3的值相比为微不足道的值,并使跨过电容C2施加的电压V份额变到最大。
在反射薄膜B′和地之间所形成的杂散电容的作用是增加电压份额。但是,在这一设计中难以确定这个杂散电容的值,故而在该例中忽略掉该杂散电容。因此,第二电极22在尺寸上比第一电极21的小。
当难以使第一电极21因其布置在机构(例如传输机构)的附近而与反射薄膜A′对应时,使第一电极21的外径小于反射薄膜A′的外径。在这种情况下,最好是使第一电极21同反射薄膜A′类似,并使第一电极21的外径尽可能地大。在这一实例中,第一电极21有一平的电极表面,并最好为销形的或杆形的电极,因为有一较大的面积的平的电极表面能够减小杂散电容SC。平的电极21可以是一具有一平的朝上的电极表面的相对厚的环状导电盘或是一形成在绝缘的环状盘上的金属薄膜。
在本例中,一环状粘合剂层a是形成在下盘A上的,而一点状粘合剂层b是形成在上盘B上的,如图5所示。
图13~16示出了由本粘接系统所进行的粘接过程。第一电极21固定地安装在从第一电极21的中心向上伸出的中心轴25上。该中心轴25有多个用来接受卡盘爪(或卡爪)的槽。第一电极21固定在向下伸出的与中心轴25同心的移动轴26上。通过驱动装置(未示出)的驱动,移动轴26上下移动第一电极21。例如,第一盘保持件的第一电极21在从承载下盘的转动台上向上移动的过程中容纳下盘A。
第一电极21是通过导线27和开关23有选择地连接到直流电源24的负极的。电源24的正极接地。直流电源24的电压设定为等于或大于一最小值以正好在粘合剂层a和b间接触之前使液体粘合剂a和b的向前端变成锥形,并提高粘合剂层a和b间的可沾性,并设定为等于或小于一最大值以防止第一和第二电极21和22之间放电。
第二电极22有一通过吸合上盘B的上表面来保持住上盘B的吸合装置。一传输机构(未示出)有一移送杆用来在一预定的角度范围内相对于一预定垂直轴转动包括第二电极22的第二盘保持件。第二电极22通过一移送杆上的导体接地。
把第二电极22固定地安装在卡盘装置28上,该卡盘装置28的轴线与在图13的状态中的第一盘保持件的中心轴25同轴。卡盘装置28在外部信号的控制下进行操作,且具有三个可以迅速移开卡盘装置28轴线的卡盘爪(或卡爪)29。
在上盘B由第二盘保持件的第二电极22支撑的同时,在上盘B朝下的表面上的粘合剂供给位置形成点状液体环b。在下盘A放在第一盘保持件的第一电极21上的同时,在下盘A朝上的表面上形成连续液体环a。之后,第二电极22由移送杆移动到正好位于如图13所示的第一电极21的上面。上电极22停留在这一位置。
然后,如图14所示,第一电极21通过上升移动轴26向上朝第二电极22移动。当第一电极21和第二电极22的距离减小到一预定值(例如大约20mm)时,关闭开关23以与触点23a相连,且把直流电源24的电压V加在第一和第二电极21和22之间。这样,把电压V的份额加在下盘A和上盘B的反射薄膜A′和B′之间,以便在反射薄膜A′和B′之间的空间内产生一电场。
通过施加电压,使液体层a和b具有极性相反的电荷,且它们相互吸引。因此,点状粘合剂层b的每个点朝层a变成锥形和尖形,同样层a也朝层b变成锥形和尖形。随第一和第二电极21和22之间的距离的减小,电场强度增加。点状粘合剂层b的每个点首先以点的端部接触粘合剂层a的变尖的边,这样,初始接触面积明显地减小。
在粘合剂层b的端部和粘合剂层a的边之间接触以后,如图15所示,负的和正的电荷得到中和,且可沾性提高。粘合剂层b的每一点迅速沿环状粘合剂层a扩散,且把粘合剂a和b相互合并成一环状液体粘合剂薄膜。该环状液体粘合剂薄膜沿保留有正的和负的电荷下盘A的朝上的表面和上盘B的朝下的表面径向地向外和向内迅速扩散。在图15所示的状态下,每一卡盘爪29进入中心轴25的相应的槽中。
然后,在外部信号的控制下,卡盘装置28在下盘A和上盘B的中心孔X和Y中张开爪29,且因此夹住了下盘A和上盘B,如图16所示。之后,将开关23转到点23b,这样便使得电源24断开,且使第一电极21接地。在第一和第二电极21和22间的电压基本上减小到零之后,移动轴26下降并因而如图16所示地向下移动第一电极21。第二盘保持件通过卡盘装置28来保持下盘A正好处在上盘B的下面。为了防止将使盘A和B中产生缺陷的放电,在第一和第二电极21和22之间的电压基本上减小到零以后便把它们相互分开。由于粘合剂层a和b间的接触,通过放电把经过反射薄膜A′和B′间的电容C2的电压减小为零。但是,为了使电容C1和C3放电,本例中的该粘接系统把第一电极21的电压减小到基本上为零的值。
在这一情况下,实际的液体粘合剂薄膜径向扩散得比图16描述的还要快,且从盘A和B来看既不包含小孔隙也不包含大的孔隙。此后,由在图16所示的状态下的第二电极22所保持的下盘A和上盘B通过传输机构从图16所示的重叠位置水平摆动到旋压位置。在旋压位置处,旋压装置扩散液体粘合剂薄膜并通过离心力转出不需要的粘合剂量,以得到均匀的薄膜厚度。也可以选择在重叠位置上进行旋压操作来用粘合剂的插入重叠下盘A和上盘B。
根据第二实施例的粘接系统,可以像在第一实施例中一样明显地减小在粘合剂薄膜中所形成的孔隙的可能性。不连续粘合剂层b的直径D设定为不等于连续粘合剂层a的直径。而且,粘合剂也可以仅加在下盘和上盘之一上。还有另一选择以在下基盘上形成第一点状粘合剂层和在上盘上形成第二点状粘合剂层,以使其点状粘合剂层之一有以规则的窄小间隔隔开的紧密排列的点。第一和第二电极21和22可能在尺寸上不相等和/或在形状上不相同。例如,靠地一侧的电板在尺寸上可比另一电极小。
电极21可以由一上半部分和一下半部分构成,以取代单片结构。把电极的上半部分设计成在基盘A之下,而下半部分与移动轴26相联,以使该上半部分和下半部分作为一整体向上和向下移动。在这种情况下,易于使电极的上半部分与基盘A的反射薄膜A′对应,且因此可减小杂散电容而不会引起传输的问题。
选择省略开关44和改用一能提供具有所需要的脉冲宽度(或脉冲周期)的直流输出电压的可控电源作为电源23。在这种情况下,在电源的直流输出电压基本为零的期间把电路设计成通过电源23的输出侧的电容和电阻将电极21接地。在前面的示例中,每个基盘都有一反射薄膜。但是,可在两个基盘中只有一基盘具有反射薄膜的示例中用相同的方式获得相同的效果。
图17~22示出了本发明的第三个实施例。第三实施例被设计成使下盘和上盘的反射薄膜之间的电压的有效值保持一预定的时间间隔。
图17所示第三实施例的盘粘接系统不同于图12所示第二实施例的盘粘接系统,在于仅增加了一电阻Rd。图19~22表示根据第三实施例的盘粘接过程的各个步骤。图19~22分别对应于第二实施例的图13~16。
如图17所示,直流电源34的电压V通过开关33和电阻Rd加在第一和第二电极31和32之间。像在第二实施例中一样,第一电极31与被下盘A的绝缘层与其分开的反射薄膜A′形成一电容C1。下盘A和上盘B的反射薄膜A′和B′以它们之间的可变空间形成一电容C2。第二电极32与被上盘B的绝缘层与其分开的反射薄膜B′形成一电容C3。这三个电容C1、C2和C3相互串联,如图18所示。这些电容C1~C3中的每一都很小。例如,电容C1和C3中的每个电容都在150~200pF的范围内,而电容C2在液体层a和b间正好接触之前大约为50pF。在图18的实例中,杂散电容被忽略不计。
用一如图19所示的移动轴36朝第二电极32向上移动第一电极31。当把第一和第二电极31和32间的距离减到一预定值时,关闭开关33以连接触点33a,且经过电阻Rd、闭合开关33和导线37,把直流电源34的电压V加在第一和第二电极31和32间。这样,由于电压V的份额被加在了下盘A和上盘B的反射薄膜A′和B′之间,以致于在反射薄膜A′和B′之间的空间内便产生一电场。由于流过的电流很小,使得插入的电阻Rd对反射薄膜A′和B′之间的电压没有影响或几乎没有影响。
由于施加了电压,使得液体层a和b因极性相反电荷的作用而相互吸引。这样,点状粘合剂层b朝层a变锐和变尖,而层a也朝点状粘合剂层b变锐和变尖,所以初始接触面积像在前面的示例中一样明显地被减小。
由于很难控制重叠操作,因此上盘B上的粘合剂层b的点立即与粘合剂层完全接触。实际上,粘合剂点因点的高度、盘的平面度、以及下盘A和上盘B间的平行程度的不规则而在不同的时刻与粘合剂层a相接触。
当粘合剂层b的一或多个点首先与粘合剂层a在一或多个接触点处接触时,电流开始流经该点或这些点处的粘合剂的电阻,并因此而开始在反射薄膜A′和B′之间的电容C2中放电。因此,反射薄膜A′和B′之间的电压V1随放电时间常数而减少,并变得低于临界电压V2,该临界电压V2是为提供施加有效电压所需的最小电压。当保持粘合剂层b的点与粘合剂层a接触时,由于该电压低于V2,则施加该电压对减小不同接触点处的粘合剂层a和b间充分接触的接触面积不再有效。虽然粘合剂的阻值有几十MΩ,但因电容C2很小,所以该放电时间常数也小。
在第三实施例中,该放电时间常数被设定为一需满足条件T1≤T2的值。在这种条件下,T1是从一第一时刻到一第二时刻的时间值,该第一时刻为点状粘合剂层b开始与环形粘合剂层a在一或多个接触点(一或多个点的端部)处接触的时刻,第二时刻则是点状粘合剂层b的所有点都与环形粘合剂层a接触的时刻;而T2是从一第一时刻到一第三时刻的时间值,该第三时刻是反射薄膜A′和B′之间的电压V1变成低于临界电压V2的时刻。为了实现条件T1≤T2,将电阻Rd的阻值设置为等于或大于几十MΩ,且等于或小于300MΩ。该范围是由实验确定的。将具有该阻值的电阻Rd连接在含有接地端、电源34、开关33及电极31和32的闭合电路中。如果阻值太小,则电阻Rd使得时间T2太短而不能防止孔隙的出现。具有太大阻值的电阻Rd只明显地减小反射薄膜A′和B′之间的电压V1,和大大地增加低于V2的低电压区中的时间常数,故而防止孔隙出现的效果不足。
在点状粘合剂层b的一或多个点与粘合剂层a的边缘之间接触之后,反射薄膜A′和B′之间的电容C2经粘合剂的电阻放电,而电容C1和C3经电阻Rd、开关33和接地端由电源34充电。电阻Rd具有可以实现上述条件的阻值,被连接到电容C1和C3的充电路径中,其作用是降低电容C1和C3的充电速度和延迟电压的增长。这样,反射薄膜间的电压下降速度便变慢,并且系统可以在从点状粘合剂层b开始接触到环状粘合剂层a的第一时刻到点状粘合剂层的点全部接触到环状粘合剂层的第二时刻的时间内保持反射薄膜A′和B′之间的电压V1等于或大于临界电压V2。
在粘合剂层a和b相互完全接触以后,卡盘装置38在下盘A和上盘B的中心孔X和Y内张开爪(或卡爪)39,以保持住下盘A和上盘B,如图22所示。而后,将开关33打到点33b,使得电源34断开,第一电极21连接到接地电压。这样,在第一和第二电极21和22间的电压基本减小到零之后,由移动轴26向下移动第一电极31。第二盘保持件保持下盘A同卡盘装置38一道正好位于上盘B的下面。
此后,下盘A和上盘B由第二电极22保持在如图22所示状态,并由传输机构绕一预定的垂直轴线从如图22所示的叠放位置转到旋压位置,以便由离心力形成一有预定均匀厚度的无孔隙的均匀粘合剂层。
在所示的例子中,电阻Rd是用于增加放电时间常数的。如果不用电阻Rd,可以使通过用具有以上所提到的电阻范围内的高电阻的电阻材料代替不锈钢制作第一和第二电极31和32来达到同样的效果。适应于该目的的电阻材料的例子是具有合适的机械强度、导电性和适应于成形操作的特性的高电阻聚合树脂,和通过增加或掺杂质例如金属粒子等导电体材料而制成的各种树脂。
图23~30表示本发明的第四实施例。第四实施例被设计成将相对低的电压直接加在下盘和上盘的反射薄膜上。
如图23所示,一下盘保持件(或下吸合台阶)41通过真空吸合保持下盘A和反射薄膜A′一同向上,一上盘保持件(或上吸合台阶)42通过真空吸合保持上盘B和反射薄膜B′一同朝下朝向下盘A。下盘A在反射薄膜A′上有一环状连续粘合剂层a,而上盘B在反射薄膜B′上有一环状点状粘合剂层b,这同前面的实施例一样。
图23所示的盘粘接系统还包括:一能够改变输出电压的直流电源43;一开关44,它具有一接地侧触点44a、一电源侧触点44b以及一可在其间转换的活动触点;一用来有选择地给下盘A的反射薄膜A′上提供一预定电压的电压供给机构45;一用来有选择地将上盘B的反射薄膜B′连到一低电压例如接地电压的低压连接机构46;以及一用来防止短路的电阻47。电压供给机构45和低压连接机构46在结构上基本相同。因此,图30仅示出了电压供给机构45,下面的解释主要是针对电压供给机构45。
下盘保持件41牢固地安装在从保持件41的下表面的中心向下伸出的移动轴41A上。移动轴41A的上端41B在下盘保持件41的中心处向上伸出,用其作为一中心轴,以通过安装进下盘A的中心孔X而对下盘定位。中心轴41B具有一用来安装进下盘A的中心孔X的外径。
电压供给机构45包括一导体45A,被安置来直接接触下盘A的反射薄膜A′。导体45A作为第一电极。电压供给机构45还包括一支撑导体45A的绝缘体45B,一用来垂直移动导体45A的垂直驱动气缸(cylinder)45C,和一用来水平移动导体45A的水平驱动气缸45D。垂直驱动气缸45C有一用来移动绝缘体45B的垂直气缸连杆45C′,以垂直地移动导体45A,水平驱动气缸45D有一用来移动垂直驱动气缸45C的水平气缸连杆45D′,以水平地移动导体45A。在本例中,导体45A是由有弹性的金属材料制成的薄条。导体45A有一基座端连接到电源43上,和一靠垂直和水平驱动气缸45C和45D的动作来接触和从下盘A的反射表面A′移开的顶端。
在如图23所示的情形中,下盘A和上盘B彼此保持分开一预定的距离,导体45A与下盘A的反射表面A′脱离接触,而导体46A与上盘B的反射表面B′脱离接触。开关44处于断开的状态中以便将导体45A通过接地侧的触点44a接地。在反射薄膜A′和B′间没有供给电压。
然后,如图24所示,移动轴41A上移以移动下盘A靠近上盘B。当下盘A到达预定的水平时,反射薄膜A′接触到导体45A的顶端,因此电压供给机构45操作垂直驱动气缸45C以基本和下盘A上升速度相同的速度来向上移动导体45A。低压连接机构46也操作其垂直驱动气缸46C来朝上移动导体46A。导体46A在导体45A接触反射薄膜A′的同时轻轻地接触上盘B的反射表面B′,然后停止向上的运动。
移动轴41A继续向上移动。当反射薄膜A′和B′间的距离减小到一预定的值(例如:大约20mm)时。开关44闭合,如图25所示,且电压经过电阻47由电源43加到反射薄膜A′和B′之间。结果,在反射薄膜A′和B′间的空间内产生一电场。加在反射薄膜A′和B′间的电压等于或大于一有效地使粘合剂层变成锥形的最小值,并等于或小于能够防止放电的最大值。在本例中,所供给的电压是在100~500V的范围内。即使在导体45A和46B错误地直接通过反射薄膜A′和B′相连时,短路保护电阻47通过阻止高的电流从电源43流到反射薄膜A′和B′来防止短路的发生。电阻47具有几兆欧(MΩ)或者几十兆欧(MΩ)的阻值。在这种情况下,电流很小,且经过电阻47的电压降是没有问题的。
优选在点状粘合剂层b和环状连续粘合剂层a接触之前开始施加电压,而在所有的点接触到粘合剂层之后结束供给电压。
接触以后,接触区域扩大,粘合剂层a和b合并为一单一的粘合剂层,如图26所示。
然后,如图27所示,将开关44转到接地侧触点44a,这样下盘A的反射薄膜A′便通过导体45A、开关44和电阻47接地。导体45A便处于接近于零伏的低电压状态。
此后,如图28和29所示,电压供给机构45和低压连接机构46按以下的方式动作。首先,粘接系统通过操作垂直驱动气缸45C和46C一段短的时间将导体45A和46B分别与反射薄膜A′及B′移开,然后通过操作水平驱动气缸45D和46D将导体45A和46A从下盘A和上盘B的间隙中收回到原先的位置。然后粘接系统以非常慢的速度减小下盘A和上盘B间的垂直距离。例如,将这一速度设定为近似等于因作用在盘B的重力和由上和下粘合剂层间的润湿(wetting)所引起的负压而产生的下降速度。这样,本例中的粘接系统在导体45A和46A间的电压减到几乎为零之后,将导体45A与反射薄膜A′分开。因此,这一系统可以阻止导体45A和反射薄膜A′间的放电,从而保护了下盘和上盘免受损坏。
导体45A在接触时可能刮伤导电反射薄膜A′。因此,电压供给机构45可以安排成使导体45A和导电反射薄膜A′在没有信息记录区的外圆周区域的接触点接触。但是这一外圆周区域是非常窄和不规则的,以致很难准确地接触反射薄膜的外圆周区域。通常,信息记录区域是精确地与盘定心的,但是导电反射薄膜或多或少地因制造过程中的不规则而有点偏心。导电反射薄膜的边缘和盘的边缘间的距离是小和规则的。而且,位于记录区域的外圆周外侧的反射薄膜的外圆周区域是很窄的。即使在这种精确地对心的设置中,反射薄膜的外圆周区域的宽度等于或小于2mm(按照标准,盘的半径为60mm,信息记录区域的半径为58mm)
为了克服以上的困难,根据第四实施例的粘接系统可以有三个或更多的导体45A,基本上以规则的间隔排列在盘的周围。这种情况下,调整导体45A的位置以便使与盘接触的导体45A的顶端设置在一假想的圆周中,该圆周与盘的信息记录层是同心的,并且其直径大于信息记录区域的直径,而小于导电反射薄膜的直径。由于这种设置,即使在导电反射薄膜有多或少的偏心时,导体45A也可以在记录区域外接触导电反射薄膜。低压连接机构结构上也可以按同样的方式安排有三个或更多的导电体46A。
可以选择省去开关44,及代替使用一能够提供一具有理想的脉冲宽度(或脉冲周期)的直流输出电压的可控制电源作用电源43,如前面的实施例一样。
而且,还可以选择采用一直流电源来给低压连接机构46和一开关有选择性地提供一负的电压,它们连接在地与低压连接机构46之间。在这种情况下,电源43供给下盘A的导电反射薄膜A′一正的电压,而第二电源供给上盘B的导电反射薄膜B′一负的电压。对于这些电源,便于采用能够改变电压和工作循环的幅值的装置。通常,电源43是一工业用交流电源和一整流器的形式。这种情况下,电源43还可以包括一连接到整流器输出侧并设置成间歇地提供一频率高于工业频率的直流电压的斩波电路。
图31和图32表示根据本发明的第五实施例。在第五实施例中,在第一和第二基板间施加一交流电压,来代替直流电压。
在粘接过程中,将第一和第二盘A和B保持相互平行到足够的程度通常是困难,尤其难以在点状粘合剂层的情况下制造尺寸和高度均匀的粘合剂层a和b。因此,如在接触过程中短时间所显微看到的那样,粘合剂层a和b在多个位置在相应的不同时刻进行相互接触。
在施加直流电压的情况下,第一接触区域能够从施加电压中获得令人满意的效果,并提高了可沾性。但是,与第一接触区域相比,随后的粘合剂层间的接触区域没能提高可沾性。从粘合剂层a和b在第一接触区域开始相互接触的时刻起,储存在上和下盘间的电容中的电荷便通过粘合剂的电阻R开始放电,并且上和下基盘之间的电压减小。从而,对于随后的接触区域,施加电压的效果或多或少地被减弱。
用交流电代替直流电有利于这一问题的解决。
图31所示的第一电极件51的第一电极54与通过下盘A的绝缘层同第一电极51绝缘的下盘A的反射薄膜A′形成第一电容C1,并在交流电路中提供一阻抗Z1。下盘A和上盘B的反射薄膜A′和B′之间的间隙形成一电容C2,并且提供一阻抗Z2。上盘B的绝缘层在第二电极52和上盘B的反射薄膜B′之间形成电容C3,并提供一阻抗Z3。在图32中,一开关S表示反射薄膜A′和B′间的间隙,而R表示粘合剂的电阻。开关S和电阻R串联连接,该串联组合和第二阻抗Z2并联。
阻抗Z1、Z2和Z3的值根据所加电压的频率f而减小。(例如,Z1和Z3的绝对值由Z1=1/2πfC1、Z3=1/2πfC3给出。)因此,可通过施加一合适的频率的交流电压来减小阻抗Z1、Z1和Z3。通过把频率f设定为一使每一阻抗Z1、Z1和Z3的值都近似等于或小于粘合剂电阻R的值,便可以得到一使下盘A和上盘B的反射薄膜A′和B′间的电压V2不受或少受电阻R影响的系统。
因此,在使用一图31所示的具有一合适的设定频率f的交流电源56的粘接系统中,电压V2几乎不会因粘合剂层a和b间的接触而被减小。也就是说,即使在该初次接触以后,这一粘接系统可以对随后的接触区域维持住施加电压的效果。
从盘A和B的厚度、粘合剂层的介电常数、电阻系数和其它的一些条件的角度来看,当交流电压的频率等于或大于4kHz时,施加电压是有效的。但是,考虑到声频范围,最好将交流电源56的交流电压频率f设为等于或大于20kHz。
在交流电压的情况下,施加电压的效果受平均值的影响,所以接地端电平根据平均值确定。可以采用各种不同波形的交流电压交变到正电侧和负电侧。例如:交流电压的波形可以是正弦波、矩形波、三角形波、锯齿波或具有电压断开时段形状的波形。
图33表示一包括所有的粘合剂供给部分(101、102),一通过插入粘合剂来重叠第一和第二基板的重叠或叠放部分(103),一用保留、压缩、旋压或其它方法来扩散夹在第一和第二基板间的粘合剂的粘合剂扩散部分104,和一固化夹在第一和第二基板间的粘合剂薄膜的固化部分105的粘接系统。还提供一电场产生部分或电路106,它通过重叠部分103的重叠操作中的电压施加在第一和第二基板间的间隙中产生一电场。粘合剂供给部分可以包括一用来给第一基板或盘供给粘合剂的第一装置101,和一用来给第二基板或盘供给粘合剂的第二装置102。粘合剂至少供给第一和第二基板中的一个,可以是点状或是滴状的形式。在前面的实施例中的每一粘接系统在结构上可以包括所有这些部分。
尽管已参考图示的实施例描述了本发明,但本发明不只限于以上描述的实施例。本领域的技术人员根据上述教导可想到本实施例的各种改进和变型。